CN101684749A - 液化天然气发电站及其运行方法 - Google Patents

液化天然气发电站及其运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101684749A
CN101684749A CN200910206597A CN200910206597A CN101684749A CN 101684749 A CN101684749 A CN 101684749A CN 200910206597 A CN200910206597 A CN 200910206597A CN 200910206597 A CN200910206597 A CN 200910206597A CN 101684749 A CN101684749 A CN 101684749A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion gas
temperature
lng
heating
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910206597A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101684749B (zh
Inventor
日野史郎
中川俊二
辻宽
三角滋
杉森洋一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN101684749A publication Critical patent/CN101684749A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101684749B publication Critical patent/CN101684749B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • F02C7/224Heating fuel before feeding to the burner
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/40Control of fuel supply specially adapted to the use of a special fuel or a plurality of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/75Application in combination with equipment using fuel having a low calorific value, e.g. low BTU fuel, waste end, syngas, biomass fuel or flare gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05Regasification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

一种LNG(液化天然气)发电站具有加热/冷却设备,该加热/冷却设备由温度控制设备生成的命令加以控制,该温度控制设备接收该燃气的发热量和温度。从LNG汽化设施导入到燃气轮机发电单元的燃气的发热量由发热量检测器检测,该燃气的温度由温度检测器检测。安装在该温度控制设备中的目标温度计算器根据该发热量计算目标温度,安装在该温度控制设备中的命令生成器通过比较该目标温度和该燃料温度来生成该命令。

Description

液化天然气发电站及其运行方法
本申请是2006年2月22日提交的同名专利申请(申请号为200610008889.3)的分案申请。
对相关申请的交叉参考
本申请基于2005年2月23日提交的在先日本专利申请No.2005-046915并要求它的优先权,其全部内容特此编入参考。
技术领域
本发明涉及具有燃气轮机的液化天然气(LNG)发电站,尤其涉及具有燃气温度控制系统的LNG发电站。
发明背景
本发明涉及采用液化天然气(LNG)作为燃料的LNG发电站以及该LNG发电站的运行方法。
通用燃气轮机发电设施具有燃烧室。该燃烧室将燃料与压缩空气相混和,并燃烧该燃料来产生高温高压燃气。这种燃气被导入到燃气轮机来转动转子,该转子的转动能量被传输到发电站来产生电力。
被普遍认为是清洁能源的液化天然气常被用作导入到该燃烧室的燃料。LNG汽化设施使LNG汽化成为燃气。
在燃气轮机发电站中,LNG汽化设施和燃气轮机发电设施通常是分开建造的。所以,在这两个设施之间不存在交联运行,它们是独立运行的。例如,日本专利No.3214709、日本专利申请公开特开平2-240499、日本专利申请公开2001-124295、日本专利申请公开2002-115564、日本专利申请公开2002-188460和日本专利申请公开2003-49718描述了LNG汽化设施的控制装置和方法,但是,这些文件没有公开发电设施的控制装置和方法。
最近建造的紧凑发电站具有紧邻发电设施的LNG汽化设施。
该紧凑发电站具有安装在LNG汽化设施内的绝热LNG贮罐。增压泵对存储在该LNG贮罐中的LNG加压,并将该LNG输送到汽化器,该汽化器使该LNG汽化。
即使该LNG贮罐是绝热的,热量进入该LNG贮罐也是不可避免的。所以,不断有少量燃气从所存储的LNG中汽化。这些燃气被称为汽化燃气(BOG)。
该LNG贮罐中产生的BOG通过BOG出口阀排放。从其他LNG贮罐排放的BOG被收集到一起并由BOG压缩机加压。此后,该BOG与从该汽化器输出的LNG通过燃气供应管道加以混合,并被供应到该发电设施。
日本所用的大多数LNG是进口的,LNG的特性随LNG的原产地而变化。所以,存储在不同LNG贮罐中的LNG成分可能彼此不同。这种不同导致发热量差异。
因此,该发电设施在燃气供应管道上装备有热量计或气体色谱仪来检测或计算该燃气的发热量,并控制该LNG汽化设施的燃气流动速率以便使该燃气的发热量保持在小的范围之内。
此外,该发电设施还在连接到燃料控制阀的燃气供应管道上装备有燃气加热/冷却设备。测量该燃气加热/冷却设备出口处的燃气温度,并把测量信号传送到该燃气加热/冷却设备。该燃气加热/冷却设备控制该燃气的温度,以便使导入到该燃气轮机的燃气温度保持合适的值。
在其中的LNG汽化设施和发电设施彼此相邻建造以使其紧凑的发电站中,该LNG汽化设施中可能没有足够的空间安装用于生成BOG的处理设备。
BOG的量在很大的范围内变化。举例来说,在接收LNG时,会产生大量的BOG。在冬季气温低的时候,BOG的量就比较少。
所以,根据LNG贮罐的压力,采用例如BOG出口阀和BOG压缩机这样的设备来控制BOG的流动速率,以防止LNG贮罐中的过度压力上升。结果,BOG生成速率的变化直接影响发电设施中的燃气轮机。
燃气轮机对于燃料具有限度。这个限度大约是由表达式(1)所示的、被称为沃伯指数(Wobbe Index)的值(该指数是该燃气发热量、比重和燃烧温度的函数)。
Figure A20091020659700081
其中LHV为低发热量;Mwgas为该燃气的比重;Tgas为该燃气的绝对温度(兰金度)。
BOG的发热量不同于LNG的发热量。所以,随着BOG流动速率变化,燃气质量特性迅速地变化。结果,流入该发电设施的燃气轮机的燃料的卡路里就发生变化。
如果燃料的卡路里频繁变化,卡路里就不可能维持在该沃伯指数的限定范围(例如说±5%)之内。所以,有必要在该燃气供应管道中游增加设施,例如在外部燃烧该BOG的闪燃设备(flare facility),和/或调节燃气流动速率的贮罐。另外,如果该燃气中BOG的混合比例上升到接近100%,就很难运行该燃气轮机。
如果在采取了这些防范措施后该燃料指数的指数值仍然偏离该限定范围,就必须停止该发电站的运行。
发明内容
本发明可以解决上述问题,本发明的目的是提供一种LNG发电站及其运行方法,即使在该BOG生成速率变化时本发明的LNG发电站也能够可靠地实现连续运行。
根据本发明的方面,提供一种LNG发电站,包括:(a)具有燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元;(b)被设计成将汽化LNG作为燃气供应到该燃气轮机发电单元的LNG汽化设施;(c)从该LNG汽化设施延伸到该燃气轮机发电单元的燃气供应管道;(d)设置在该燃气供应管道上该LNG汽化设施和该燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备,被设计成加热/冷却被导入到该燃气轮机发电单元的燃气;(e)被设计成检测该燃气的发热量的发热量检测器;(f)连接在该燃气供应管道上该燃气加热/冷却设备和该燃气轮机单元之间的温度检测器,被设计成检测燃气的温度;以及(g)该燃气加热/冷却设备的温度控制设备,被设计成控制供应到该燃气轮机发电单元的燃气温度,该温度控制设备具有:连接到该发热量检测器的目标温度计算器,被设计成接收该燃气的发热量并计算被导入到该燃气轮机发电单元的燃气的目标温度;以及连接到该目标温度计算器和该燃气加热/冷却设备的命令发生器,被设计成接收该目标温度和由该温度检测器检测到的该燃气的温度信号,并通过比较该目标温度和该燃气温度来生成控制该燃气加热/冷却设备的命令。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于LNG发电站的燃气温度控制系统,该发电站具有包括燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元,被设计成将汽化LNG作为燃气供应到该燃气轮机发电单元的LNG汽化设施,以及从该LNG汽化设施延伸到该燃气轮机发电单元的燃气供应管道,该系统包括:(a)连接在该燃气供应管道上该LNG汽化设施和该燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备,被设计成加热和冷却被导入到该燃气轮机发电单元的燃气;(b)被设计成检测该燃气的发热量的发热量检测器;(c)连接在该燃气供应管道上该燃气加热/冷却设备和该燃气轮机单元之间的温度检测器,被设计成检测该燃气的温度;以及(d)该燃气加热/冷却设备的温度控制设备,它被设计成控制供应到该燃气轮机发电单元的燃气的温度,该温度控制设备具有:连接到该发热量检测器的目标温度计算器,被设计成接收该燃气的发热量并计算被导入到该燃气轮机发电单元的燃气的目标温度;以及连接到该目标温度计算器和该燃气加热/冷却设备的命令发生器,被设计成接收该燃气的目标温度和由该温度检测器检测到的该燃气的温度信号,并通过比较该目标温度和该燃气的温度来生成控制该燃气加热/冷却设备的命令。
根据本发明的又一个方面,提供一种运行LNG发电站的方法,该方法包括:(a)检测由LNG汽化设施供应的燃气的发热量;(b)生成控制该燃气温度的命令;(c)根据该命令加热/冷却该燃气并将该燃气导入到燃气轮机发电单元;(d)检测被导入到该燃气轮机发电单元的燃气温度;以及(e)根据该发热量计算被导入到该燃气轮机发电单元中的燃气的目标温度;其中通过将该燃气温度与该目标温度加以比较来生成该命令。
附图说明
根据下面结合附图对本发明特定的、说明性实施例的讨论,本发明的上述和其他特点和改进会变得更清楚,在这些附图中:
图1是根据本发明第一实施例的LNG发电站的方框图;
图2是根据本发明第一实施例的温度控制设备的方框图;
图3是根据本发明第二实施例的LNG发电站的方框图;
图4是根据本发明第三实施例的LNG发电站的方框图;
图5是根据本发明第三实施例的温度控制设备的方框图;
图6是根据本发明第四实施例的LNG发电站的方框图;以及
图7是一个典型燃气轮机发电单元的方框图。
具体实施方式
下文将参考这些附图来说明本发明的多个实施例。
【第一实施例】
图1是根据本发明第一实施例的LNG发电站的方框图。该LNG发电站具有LNG汽化设施40和发电设施41。
LNG汽化设施41具有多个LNG贮罐1。这些LNG贮罐是绝热的。各LNG贮罐1通过各自的BOG出口阀4被连接到公共BOG压缩机4C。各LNG贮罐1也通过各自的增压泵2连接到公共汽化器3。燃气供应管道6从BOG压缩机4C和汽化器3延伸到发电设施41。
在发电设施41中,燃气供应管道6通过燃料控制阀10延伸到燃气轮机发电单元11。发热量检测器5例如用于检测或计算燃气发热量的热量计或气体色谱仪,被安装在燃气供应管道6上LNG汽化设施40和燃料控制阀10之间。
燃气加热/冷却设备7设置于燃气供应管道6上发热量检测器5和燃气控制阀10之间。温度检测器8被安装在燃气供应管道6上燃气加热/冷却设备7和燃料控制阀10之间以便检测燃气加热/冷却设备7的出口处的燃气温度。温度控制设备14被连接到发热量检测器5、温度检测器8和燃气加热/冷却设备7。
图7是燃气轮机发电单元11的方框图。在燃气轮机发电单元11中,被压缩机30压缩的压缩空气31在燃烧室32中与燃料或汽化LNG 33混合。燃烧室32燃烧燃料33来产生高温高压燃烧气体34。这种燃烧气体34被导入到燃气轮机35来转动转子,其中的转动能量被传输到发电机36来产生电力。
LNG贮罐1中存储的LNG由增压泵2加压,并被供应到汽化器3。汽化器3使该LNG汽化。
LNG贮罐1中产生的BOG从BOG出口阀4排出并被输送到BOG压缩机4C。如果LNG汽化设施40具有多个LNG贮罐1,则来自各LNG贮罐1的BOG就被收集起来并被输送到BOG压缩机4C。BOG压缩机4C对该BOG加压。此后,该BOG通过燃气供应管道6与汽化器3输出的LNG混合,并被供应到发电设施41。
在发电设施41中,燃料控制阀10调节供应到燃气轮机发电单元11的燃气的流动速率。温度检测器8检测到的温度被传送到温度控制设备14。利用温度控制设备14,可以减少附加设施,例如用于外部燃烧BOG的闪燃设备或用于缓冲燃气流动速率的贮罐。
温度控制设备14包括目标温度计算器151和命令生成器16。目标温度计算器151从发热量检测器5接收信号。作为发热量检测器5,可以使用能检测估计发热量的燃气热量计或气体色谱仪。然后,目标温度计算器151计算并输出目标温度T1。命令生成器16接收该目标温度信号T1和由安装在燃气加热/冷却设备7出口处的温度检测器8检测到的温度信号,并将控制命令输出到燃气加热/冷却设备7。
图2是温度控制设备14的方框图。目标温度计算器151从发热量检测器5接收发热量信号,更具体地讲,接收低发热量(LHV)信号,并借助表达式(2)计算目标温度T1,以便由表达式(1)表示的沃伯指数保持基本不变。温度计算器151将T1信号传送到命令生成器16。
其中WI是该燃气的沃伯指数的目标值,而M是该燃气的比重。
在命令生成器16中,比较器161将目标温度T1和由温度检测器8检测到的温度T2加以比较。PID计算器162对T1和T2间的偏差进行P(比例)/I(积分)/D(微分)运算,并将合适的温度控制命令输出到燃气加热/冷却设备7。根据该温度控制命令,燃气加热/冷却设备7能够使作为BOG和LNG混合物的燃气的沃伯指数维持基本不变。
如上所述,该LNG发电站的第一实施例根据流过LNG汽化设施40中的燃料供应管道6的燃气的发热量设定燃气出口处的目标温度T1。将目标温度T1和燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2加以比较,而且对该温度加以控制以便保持燃气出口温度T2适合于燃气轮机发电单元11。所以,即使该燃料特性由于BOG生成速率的变化而频繁变化,或者即使BOG/LNG混合比例上升到大约100%,也能够通过改变目标温度T1而将沃伯指数维持在限定范围(例如±5%)之内。故而,该LNG发电站能够可靠地连续运行。
【第二实施例】
图3是根据本发明第二实施例的LNG发电站的方框图。如图3所示,本实施例与第一实施例有局部差别,这个差别体现在温度控制设备14从BOG出口阀4而不是从发热量检测器5接收信号。
安装在温度控制设备14内的目标温度计算器152接收表示已打开BOG出口阀4的数量的信号,该信号被用作相当于发热量的状态量信号以代替由发热量检测器5检测到的发热量。已打开BOG阀4的数量的信号被输入到目标温度计算器152。
其他结构特征与图1、图2和图7所示的第一实施例没有差别,它们被赋予完全相同的参考符号,这里省略对其详细说明。
在根据本实施例的LNG发电站中,已打开BOG出口阀4的数量的信号被发送到目标温度计算器152。根据已打开BOG出口阀4的数量,目标温度计算器152计算适合于发电设施41的目标温度T1并将T1信号发送到命令生成器16。
命令生成器16将经过目标温度计算器152的计算所获得的目标温度T1和燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2加以比较。命令生成器16中的PID计算器162(见图2)对T1和T2之间的偏差进行P(比例)/I(积分)/D(微分)运算,并将合适的温度控制命令输出到燃气加热/冷却设备7。根据该温度控制命令,燃气加热/冷却设备7能够使作为BOG和LNG混合物的燃气的沃伯指数保持基本不变。
正如上面所述的那样,该LNG发电站根据作为状态量信号的已打开BOG出口阀4的数量将T1设定为该燃气在燃气出口处的目标温度,其中该状态量信号相当于沃伯指数表达式中的所检测到的发热量。所获得目标温度T1和燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2由比较器161进行相互比较。温度被控制成使燃气出口温度T2保持适合于燃气轮机发电单元11。所以,即使燃料特性由于BOG生成速率的变化而频繁变化,或者即使该BOG/LNG混合比例上升到大约100%,沃伯指数也能够通过改变目标温度T1而被保持在限定范围(例如±5%)之内。故而,该LNG发电站能够可靠地连续运行。
【第三实施例】
图4是根据本发明的第三实施例的LNG发电站的方框图。图5是本实施例中所用的温度控制设备的方框图。
如果LNG汽化设施40中的已运行出口阀4的数量发生变化,燃气的发热量变化对已运行的BOG出口阀数量的变化会有小的延迟。
所以,如果像第一实施例中那样,将来自发热量检测器5(例如燃气热量计或气体色谱仪)的检测信号导入到温度控制设备14,那么与第二实施例中表示已运行BOG出口阀4数量的信号被导入到温度控制设备14的情况相比,响应速度会下降,但精度会提高。
相反,如果像第二实施例中那样将已运行BOG出口阀数量信号导入到温度控制设备14,那么与来自发热量检测器5(例如燃气热量计或气体色谱仪)的检测信号被导入到温度控制设备14的情况相比,精度或多或少会下降,但响应速度会更快。
所以,本发明已被设计成获得温度控制设备14,该控制设备既利用了第一实施例的高精度特点,也利用了第二实施例的高响应速度特点。
在本实施例中,目标温度计算单元15被用来代替第一实施例中的目标温度计算器151或第二实施例中的目标温度计算器152。
在图5中,来自发热量检测器5的检测信号被发送到第一目标温度计算器151。已打开BOG出口阀4的数量被作为状态量信号发送到第二目标温度计算器152,其中该状态量信号相当于BOG出口阀4所检测到的发热量。目标温度计算器151和152各自计算目标温度T1。至于这些目标温度计算器151和152如何借助表达式(2)来计算目标温度T1以使表达式(1)所表示的沃伯指数维持基本不变,在第一和第二实施例中已经加以说明。
图5中的标号“153”表示用于检测已打开BOG出口阀4数量的变化的变化检测器。当已打开BOG出口阀4的数量变化时,变化检测器153检测这种变化并将切换信号发送到开关154以便使第二目标温度计算器152的计算结果被发送到命令生成器16。在已打开BOG出口阀4的数量发生变化之后再经过后面将要加以说明的特定时段(预定时段),变化检测器153发给开关154返回信号(或者操作取消信号),以便使第一目标温度计算器151的计算结果代替第二目标温度计算器152的计算结果被发送到命令生成器16。
变化检测器153的预定时段的设置方法如下。即,该燃气的发热量在已打开出口阀4的数量变化之后略迟一点才开始变化,然后变成稳定的值。考虑该数值变成稳定值的时段,就可以设置变化检测器153的预定时段。
现在假设已打开BOG出口阀4的数量发生了变化。那么,已打开BOG出口阀4的数量信号立即变化。所以,变化检测器153立即工作,并且第二目标温度计算器152利用表达式(2)计算对燃气轮机发电单元11最佳的燃气目标温度T1,以便表达式(1)中所示的沃伯指数保持基本不变。变化检测器153将该值输出到命令生成器16。
在已打开BOG出口阀4的数量变化之后再经过上述预定时段,变化检测器153将返回信号发给命令生成器16。而开关154传送第一目标温度计算器151根据来自发热量检测器5的检测信号所得的计算结果,以代替第二目标温度计算器152的计算结果。
一旦已打开BOG出口阀4的数量发生变化,命令生成器16就将第二目标温度计算器152输出的目标温度T1和温度检测器8检测到的、燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2加以比较。命令生成器16通过控制燃气加热/冷却设备7来控制该燃气出口温度,以使该燃气出口温度基本等于目标温度T1。在变化检测器153的上述预定时段之后,命令生成器16将第一目标温度计算器151输出的目标温度T1和温度检测器8检测到的、燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2加以比较。命令生成器16通过控制燃气加热/冷却设备7来控制该燃气出口温度,以使该燃气出口温度基本等于目标温度T1。
如上所述,在根据本发明的第三实施例的LNG发电站中,流过LNG汽化设施40中的供应管道的燃气的发热量信号以及作为状态信号的已打开BOG出口阀数量信号被输入到温度控制设备14,该状态信号相当于该发热量。如果已打开BOG出口阀4的数量发生变化,根据已打开BOG出口阀4的数量所获得的目标温度T1首先被输出到命令生成器16。在经过事先设置的预定时段之后,根据该发热量信号所获得的另一个目标温度T1被输出到命令生成器16。所以,温度控制设备14对已打开BOG出口阀的数量变化响应非常迅速,而且具有高的精度。
所以,由于上述原因,即使燃料特性由于BOG生成速率的变化而频繁变化,或者即使BOG/LNG混合比例升高到大约100%,也能够像前面的实施例那样,通过改变该目标温度而将沃伯指数维持在该限定范围(例如±5%)之内。故而,该LNG发电站能够可靠地连续运行。
在本实施例中,如果已打开BOG出口阀4的数量发生变化,目标温度计算单元15就首先让第二目标温度计算器152的计算结果通过变化检测器153输出。在预定时段之后,第一目标温度计算器151的结算结果才由开关154输出。
但是,本实施例可以按照如下方式修改。即,不切换这些计算结果,而是对第一目标温度计算器151和第二目标温度计算器152的输入进行相互切换,以便仅仅由变化检测器153选择的目标温度计算器来计算目标温度T1。举例来说,如果变化检测器153检测到已打开BOG出口阀数量的变化,那么只由第二目标温度计算器152计算目标温度T1并将计算结果输出到命令生成器16。在变化检测器153的预定时段之后,只由第一目标温度计算器151计算目标温度T1并将计算结果输出到命令生成器16。
【第四实施例】
图6是根据本发明的第四实施例的LNG发电站的方框图。本实施例是第三实施例的一种扩展。如图6所示,温度控制设备14中安装了发热量检测器5的动态特性模型17。
动态特性模型17根据已打开BOG出口阀4的数量生成提前控制信号(前馈信号)。命令生成器16接收该前馈信号作为校正信号。所以,如果发热量信号和相当于该发热量信号的状态信号(已打开BOG出口阀的数量)在组合时导致检测延迟(基本延迟和静寂时间),该延迟可以得到补偿。于是,能够以快速响应速度和极高的精度获得目标温度T1。
所以,命令生成器16能够将目标温度T1和燃气加热/冷却设备7出口处的实际燃气出口温度T2加以比较,并执行温度控制以使该燃气出口温度是该燃气轮机发电设备11的最佳温度。所以,即使该燃料特性由于BOG生成速率的变化而频繁变化,或者即使BOG/LNG混合比例上升到大约100%,沃伯指数也能够通过改变该目标温度而被维持在该限定范围(例如±5%)之内。故而,该LNG发电站能够可靠地连续运行。
而且,动态特性模型17所生成的提前控制信号被作为校正信号发送到命令生成器16。所以,该温度能够被提前控制。另外,该燃气的燃料指数也能够在大的范围内以较高精度被维持在该限定范围之内。
在上述的每个实施例中,燃气轮机发电单元11不限于简单的燃气轮机发电设施,它可以是组合循环发电站或既包括组合循环发电站也包括水电站的另外一种发电站。
借助上述公开可以对本发明进行各种修改和变化。所以应理解的是,在所附权利要求的范围内,本发明能够以不同于本文具体所描述的方式来实施。

Claims (10)

1、一种LNG发电站,包括:
燃气轮机发电单元,具有燃气轮机和发电机;
LNG汽化设施,被设计成将汽化LNG作为燃气供应给所述燃气轮机发电单元;
从所述LNG汽化设施延伸到所述燃气轮机发电单元的燃气供应管道;
燃气加热/冷却设备,设置在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气轮机单元之间,并被设计成加热和冷却被导入到所述燃气轮机发电单元中的燃气;
发热量检测器,被设计成检测所述燃气的发热量;
温度检测器,连接在所述燃气供应管道上所述燃气加热/冷却设备和所述燃气轮机单元之间,并被设计成检测所述燃气的温度;以及
所述燃气加热/冷却设备的温度控制设备,被设计成控制供应到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的温度,所述温度控制设备具有:
连接到所述发热量检测器的目标温度计算器,被设计成接收所述燃气的发热量并计算被导入到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的目标温度;以及
连接到所述目标温度计算器和所述燃气加热/冷却设备的命令生成器,被设计成接收所述目标温度和由所述温度检测器检测到的所述燃气的温度信号,并通过比较所述目标温度和所述燃气温度来生成命令以控制所述燃气加热/冷却设备。
2、如权利要求1所述的LNG发电站,其中所述发热量检测器是连接在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之间的热量计。
3、如权利要求1所述的LNG发电站,其中所述发热量检测器是连接在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之间的气体色谱仪。
4、如权利要求1所述的LNG发电站,其中所述发热量检测器是用于检测所述LNG汽化设施的状态并计算相当于所述燃气的发热量的数值的设备。
5、如权利要求1所述的LNG发电站,其中所述第一发热量检测器是用于检测所述LNG汽化设施的状态并计算等价于所述燃气的发热量的数值的设备,所述第二发热量检测器是连接在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之间的设备,并且所述目标温度计算器被设计成接收由所述第一和第二发热量检测器检测到的发热量信号。
6、如权利要求5所述的LNG发电站,其中所述命令生成器具有所述第二发热量检测器的动态特性模型。
7、如权利要求6所述的LNG发电站,其中所述命令生成器被设计成利用来自所述第一发热量检测器的信号通过动态特性模型校正来自所述第二发热量检测器的信号的延迟。
8、一种用于LNG发电站的燃气温度控制系统,所述LNG发电站具有包含燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元、被设计成将汽化LNG作为燃气供应到所述燃气轮机发电单元的LNG汽化设施、以及从所述LNG汽化设施延伸到所述燃气轮机发电单元的燃气供应管道,所述系统包括:
设置在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备,被设计成加热和冷却被导入到所述燃气轮机发电单元的燃气;
被设计成检测所述燃气的发热量的发热量检测器;
连接在所述燃气供应管道上所述燃气加热/冷却设备和所述燃气轮机单元之间的温度检测器,被设计成检测所述燃气的温度;以及
所述燃气加热/冷却设备的温度控制设备,被设计成控制供应到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的温度,所述温度控制设备具有:
连接到所述发热量检测器的目标温度计算器,被设计成接收所述燃气的发热量并计算被导入到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的目标温度;以及
连接到所述目标温度计算器和所述燃气加热/冷却设备的命令生成器,被设计成接收所述目标温度和由所述温度检测器检测到的所述燃气的温度信号,并通过比较所述目标温度和所述燃气温度来生成命令以便控制所述燃气加热/冷却设备。
9、一种运行LNG发电站的方法,所述方法包括:
检测由LNG汽化设施供应的燃气的发热量;
生成控制所述燃气的温度的命令;
根据所述命令来加热/冷却所述燃气并将所述燃气导入到燃气轮机发电单元;
检测被导入到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的温度;以及
根据所述发热量计算被导入到所述燃气轮机发电单元的燃气的目标温度;
其中通过将所述燃气的温度和所述目标温度加以比较来生成所述命令。
10、如权利要求9所述的运行LNG发电站的方法,其中:
所述检测发热量的步骤包括:
检测所述LNG汽化设施的状态,
计算等价于所述燃气的发热量的数值,作为第一发热量,以及
检测所述燃气在加热/冷却前的发热量,作为第二发热量;以及
所述生成的步骤包括:
利用所述第一发热量并通过动态特性模型来校正所述第二发热量检测对所述燃气的发热量的实际变化的延迟。
CN200910206597.4A 2005-02-23 2006-02-22 液化天然气发电站及其运行方法 Active CN101684749B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005046915A JP4564376B2 (ja) 2005-02-23 2005-02-23 Lng利用発電プラントおよびその運転方法
JP046915/2005 2005-02-23

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006100088893A Division CN1824933A (zh) 2005-02-23 2006-02-22 液化天然气发电站及其运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101684749A true CN101684749A (zh) 2010-03-31
CN101684749B CN101684749B (zh) 2014-06-04

Family

ID=36215725

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006100088893A Pending CN1824933A (zh) 2005-02-23 2006-02-22 液化天然气发电站及其运行方法
CN200910206597.4A Active CN101684749B (zh) 2005-02-23 2006-02-22 液化天然气发电站及其运行方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006100088893A Pending CN1824933A (zh) 2005-02-23 2006-02-22 液化天然气发电站及其运行方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7603840B2 (zh)
EP (1) EP1703102B1 (zh)
JP (1) JP4564376B2 (zh)
CN (2) CN1824933A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102817713A (zh) * 2012-09-05 2012-12-12 韩中枢 可燃冰发电设备
CN103075250A (zh) * 2012-11-08 2013-05-01 暨南大学 一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4068546B2 (ja) * 2003-10-30 2008-03-26 株式会社日立製作所 ガスタービン発電設備及びその運用方法
US7854110B2 (en) * 2006-11-16 2010-12-21 Siemens Energy, Inc. Integrated fuel gas characterization system
US20080267783A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Gilbert Otto Kraemer Methods and systems to facilitate operating within flame-holding margin
ITMI20071047A1 (it) * 2007-05-23 2008-11-24 Nuovo Pignone Spa Metodo ed apparato per il controllo della combustione in una turbina a gas
JP4884301B2 (ja) * 2007-05-28 2012-02-29 中国電力株式会社 発電プラント及び発電プラントの発電方法
EP2015011A1 (de) * 2007-07-12 2009-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Gasverflüssigungsanlage sowie ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Betrieb einer Gasverflüssigungsanlage
US8484981B2 (en) * 2008-08-26 2013-07-16 Siemens Energy, Inc. Integrated fuel gas characterization system
US8490406B2 (en) * 2009-01-07 2013-07-23 General Electric Company Method and apparatus for controlling a heating value of a low energy fuel
US8528335B2 (en) * 2010-02-02 2013-09-10 General Electric Company Fuel heater system including hot and warm water sources
US8783040B2 (en) * 2010-02-25 2014-07-22 General Electric Company Methods and systems relating to fuel delivery in combustion turbine engines
US20120036863A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Joseph Kirzhner Method, apparatus and system for delivery of wide range of turbine fuels for combustion
EP2423595A1 (en) * 2010-08-30 2012-02-29 Alstom Technology Ltd Method and device for ascertaining the approach of the lean blow off of a gas turbine engine
US8850818B2 (en) * 2010-10-18 2014-10-07 General Electric Company Systems and methods for gas fuel delivery with hydrocarbon removal utilizing active pressure control and dew point analysis
JP5984435B2 (ja) * 2012-03-06 2016-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン制御装置及び制御方法
US9726327B2 (en) * 2012-05-14 2017-08-08 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. System and method for processing liquefied gas
US20140000275A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Icr Turbine Engine Corporation Lng fuel handling for a gas turbine engine
US10094288B2 (en) 2012-07-24 2018-10-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine
EP2738374A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-04 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for controlling fuel supply for a gas turbine
EP2770182B1 (en) 2013-02-25 2015-10-14 Alstom Technology Ltd Method for adjusting a natural gas temperature for a fuel supply line of a gas turbine engine and gas turbine
CN103487121B (zh) * 2013-09-05 2015-06-24 中国计量科学研究院 燃气质量测量装置
GB2540080B (en) * 2014-04-19 2017-09-06 Tada Masashi Cold utilization system, energy system provided with cold utilization system, and method for utilizing cold utilization system
DE102014216014A1 (de) * 2014-08-13 2016-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerksanlage mit Notbrennstoffsystem
JP6413145B2 (ja) * 2014-09-29 2018-10-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン設備、その制御装置、及びガスタービン設備の制御方法
CN104373165A (zh) * 2014-10-22 2015-02-25 中国寰球工程公司 一种利用液化天然气冷能发电的系统
BE1025698B1 (nl) * 2017-11-10 2019-06-11 247 Energy Bvba, Besloten Vennootschap Met Beperkte Aansprakelijkheid Compacte energiecentrale

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61255225A (ja) * 1985-05-07 1986-11-12 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃料ガス制御システム
JP2002115564A (ja) * 2000-10-04 2002-04-19 Osaka Gas Co Ltd 分留設備を用いる発電方法
CN1419043A (zh) * 2001-11-13 2003-05-21 三菱重工业株式会社 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720057A (en) * 1971-04-15 1973-03-13 Black Sivalls & Bryson Inc Method of continuously vaporizing and superheating liquefied cryogenic fluid
JPH02240499A (ja) 1989-03-14 1990-09-25 Chiyoda Corp 液化天然ガス貯蔵設備の蒸発ガス処理方法
JP2961913B2 (ja) * 1991-02-26 1999-10-12 株式会社日立製作所 燃焼装置及びその制御方法
JP3214709B2 (ja) 1991-04-30 2001-10-02 千代田化工建設株式会社 Lng貯蔵設備のbog液化システム及びその装置
AU730820B2 (en) * 1995-12-26 2001-03-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel supply apparatus for gas turbine and control unit for the same
US6082092A (en) * 1998-04-08 2000-07-04 General Electric Co. Combustion dynamics control for variable fuel gas composition and temperature based on gas control valve feedback
JP2001124295A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Tokyo Electric Power Co Inc:The ボイルオフガス(bog)の冷却方法とその装置
JP2002188460A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガスの熱量制御方法および燃料制御システム
JP3806005B2 (ja) 2001-08-08 2006-08-09 株式会社チヨダセキュリティーサービス 燃料供給装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61255225A (ja) * 1985-05-07 1986-11-12 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃料ガス制御システム
JP2002115564A (ja) * 2000-10-04 2002-04-19 Osaka Gas Co Ltd 分留設備を用いる発電方法
CN1419043A (zh) * 2001-11-13 2003-05-21 三菱重工业株式会社 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102817713A (zh) * 2012-09-05 2012-12-12 韩中枢 可燃冰发电设备
CN103075250A (zh) * 2012-11-08 2013-05-01 暨南大学 一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法
CN103075250B (zh) * 2012-11-08 2015-02-11 暨南大学 一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1703102A2 (en) 2006-09-20
US20060185367A1 (en) 2006-08-24
US7603840B2 (en) 2009-10-20
EP1703102A3 (en) 2015-02-18
JP4564376B2 (ja) 2010-10-20
EP1703102B1 (en) 2018-10-24
JP2006233796A (ja) 2006-09-07
CN101684749B (zh) 2014-06-04
CN1824933A (zh) 2006-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101684749B (zh) 液化天然气发电站及其运行方法
US8833052B2 (en) Systems and methods for controlling fuel mixing
Harun et al. Technical challenges in operating an SOFC in fuel flexible gas turbine hybrid systems: Coupling effects of cathode air mass flow
De Paepe et al. Steam injection experiments in a microturbine–A thermodynamic performance analysis
US7905082B2 (en) Method and system for increasing Modified Wobbe Index control range
Ferrari et al. Real-time tool for management of smart polygeneration grids including thermal energy storage
EP1211401A1 (en) Fuel gas moisturization system control
CN102140965A (zh) 包括热水源和温水源的燃料加热器系统
JP2010281319A (ja) 燃料の熱エネルギ量を制御するシステム及び方法
CN107437436B (zh) 能够进行功率调节的二回路能量消耗模拟试验装置及方法
KR102478378B1 (ko) 이수소를 함유할 수 있는 가스의 연소 특성을 추정하는 방법
MX2010005228A (es) Metodo para operar una planta de turbina de gas con una estacion de compresion para combustible gaseoso.
US9909509B2 (en) Gas turbine fuel supply method and arrangement
US6405521B1 (en) Gas turbine power augmentation injection system and related method
CN110455547A (zh) 一种用于动力机械燃烧室试验的高温高压试验系统
CN110700945A (zh) 一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统及方法
Ferrari et al. Hybrid simulation facility based on commercial 100 kWe micro gas turbine
CN109964124A (zh) 用于确定气体混合物的热值和/或沃泊指数的方法
US20210033025A1 (en) Plant control apparatus, plant control method and power plant
Hohloch et al. Experimental investigation of a sofc/mgt hybrid power plant test rig: Impact and characterization of coupling elements
KR20020064370A (ko) 연료 가스 포화기내의 물의 레벨을 제어하는 방법 및 장치
US11619171B2 (en) Method to condition and control supercritical liquefied petroleum gases fuel flow for operation in gas turbines
Liu et al. A new measurement model for main steam flow of power plants
CN102947572A (zh) 起动或停止燃气涡轮发动机的方法和设备
Kayhan et al. A new method for prediction of the transient force generated by a liquid slug impact on an elbow of an initially voided line

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant